JPH01227815A

JPH01227815A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH01227815A
Application number: JP63053159A
Authority: JP
Inventors: Muneyoshi Nanba; 宗義難波; Yasufumi Tsunetomi; 常富　容史; Michiyasu Yoshida; 吉田　道保
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車用エンジンの排気ガス浄化装置に関し
、特に、メタノールを燃料とするエンジンでの排気ガス
浄化装置に関する。

（従来の技術）周知のように、自動車用エンジンの燃料として安価なメ
タノールを用いることが提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したメタノールを用いる場合にあっては
、例えば、低温始動後の暖気運転時において、第５図示
のように、有害成分であるホルムアルデヒドが大量に発
生するとされている。

このホルムアルデヒドは、〔表１〕で示すように、白金
（Ｐｔ）−ロジュウム（Ｒｈ）系の三元触媒（ＴυＣ）
によって浄化するのが効率が良いとされ、かつ、混合気
が理論空燃比よりもリーンな条件下、換言すれば、酸素
が過剰に含まれている状態において早く浄化されるが、
しかしながら、低温始動時等においては、混合気は理論
空燃比に対して、リッチな条件下となっているため、上
述した条件と異なり、ホルムアルデヒドの発生が顕著と
なるという問題があった。しかも、上述したように、ホ
ルムアルデヒドを効率良く除去するための条件である過
剰酸素供給状態では、触媒内での温度が上昇し、これに
よって、排気ガス温度も上昇することになるので、排気
ガス中でＮＯｘが増加するという新たな問題が生じる虞
れもあった。

このような現象は、第６図示のように、暖機時間と空気
過剰率とに対する空気供給時間によるホルムアルデヒド
、および、ＮＯｘの浄化率を表す関係からも明らかにさ
れている（例えば、自工会論文集Ｎα３６，１９８７）
。

〔表　１　）　（ＳＥＡ８７２０５２）Ａｌｄｅｈｙｄ
ｅ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ＦＴＰ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　
ＣｙｃｌｅＴｈｒｅｅ−Ｗａｙ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　
Ｍｏｄｅ１２Ｐｔ：Ｒｈ（４０）　　　　　　　　　　
　　　　９５．４（％）１２Ｐｔ　：　Ｒｈ　（４０）
Ｒ９５，４９Ｐｔ：Ｒｈ（１０）　　　　　　　　　　
　　　　　９２．５５Ｐｔ：Ｒｈ（４０）　　　　　　
　　　　　　　　　９１．９ＣｕＯ８９，２Ｐｄ（１０）　　　　　　　　　　　　　　　　　８８
．２３Ｐｔ　：　２Ｐｄ　（２０）　　　　　　　　　
　　　　　８６．９Ｐｄ＋ＢＭ（５）　　　　　　　　
　　　　　　　　８４．８Ｐｄ（２０）　　　　　−８
３，７Ｐｄ　（４０）　　　　　　　　　　　　　　　　　８
３．７Ａｇ（１５０）　　　　　　　　　　　　　　　
　７６．５１０Ａｇ：Ｒｈ（１５０）　　　　　　　　
　　　　　　６６．８Ｐｄ＋ＢＭ　（３５）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　５２・８（目　的）そこで本発明の目的は、混合気の空燃比に応じて発生す
る有害物質、特に、安価な燃料を用いた場合の低温始動
時を含む暖機運転時において触媒が活性化状態に移行す
るまでの間に発生する有害成分を略完全に除去して経済
的な燃料の使用を可能にできる新規な排気ガス浄化装置
を得ることにある。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明は、排気ガスの流動方
向における排気ガス浄化用触媒の上流側に、上記触媒内
で燃焼時と同じ化学反応を起こさせるための２次空気を
供給するようにし、この２次空気の供給時期を、エンジ
ンの低温始動時において、排気ガスの空燃比を基に三元
触媒に対する空燃比のフィードバック制御が行われる暖
機運転に至るまでの間、換言すれば、触媒が活性化する
までの間とすることを提案するものである。

（作　用）本発明によれば、低温始動時において有害成分であるホ
ルムアルデヒドを大量に発生するメタノールを用いたエ
ンジンにおいて、低温始動時から、触媒が活性化して１
通常の三元触媒を用いた排気ガス浄化が行なえる暖機運
転に至るまでの間には、触媒に対する酸素を含む２次空
気の供給を可能にしてホルムアルデヒドの浄化を促進し
、暖機時、換言すれば、触媒が活性化した時点では、通
常の排気ガスの空燃比検出による排気ガス浄化を行ない
、ＮＯｘの発生を低下させる。

（実　施　例）以下、第１図乃至第３図において、本発明実施例の詳細
を説明する。

第１図は、本発明実施例による排気ガス浄化装置全体構
成を示すブロック図である。

図において、エンジン１の排気管ｌａ中には、矢印Ａで
示す排気ガスの流動方向におけるマフラ（図示されず）
に至る上流側に、例えば、白金（Ｐｔ）−ロジュウム（
Ｒｈ）系の三元触媒２が位置し、そして、排気ガスの流
動方向における三元触媒２の上流側には、２次空気の取
り入れ口１ａｌが形成しである。

この取り入れ口１ａｌには、２次空気の供給部３が接続
してあり、この２次空気供給部３は、吸気系の始端側に
位置するエアクリーナ３Ａと、このエアクリーナ３Ａか
らの外気を排気の脈動を利用して排気管ｌａ内に導入す
るリード弁３Ｂとで構成されている。そして、上述した
リード弁３Ｂと排気管１ａとを連絡する供給パイプ３Ｃ
の途中には、２次空気供給弁４が配置されている。

すなわち、この２次空気供給弁４は、２次空気の供給を
制御するために供給パイプ３Ｃを開閉するものであって
、本実施例の場合、供給パイプ３Ｃに連結された２次空
気通過部４ａと背圧部４ｂとの間にダイアフラム４Ａを
用いた負圧作動弁で構成され、２次空気通過部４ａに対
向するダイアフラム４Ａの面には供給パイプ３Ｃを開閉
する弁本体４Ｃがそして、背圧部４ｂに対向するダイア
フラム４Ａの面には圧縮バネ４ｄがそれぞれ設けである
。

上述した２次空気供給弁４における背圧部４ｂには、供
給パイプ３ｃを開放する向きに弁本体４Ｃを移動付勢す
る負圧発生部５が接続されている。

すなわち、この負圧発生部５は、例えば、電磁駆動式の
切り換え弁５Ａと、２次空気供給弁４の背圧部４ｂとエ
ンジン１の吸気管１ｂとの間に連結された負圧管５Ｂと
を備えている。

一方、上述した負圧発生部５における切り換え弁５Ａは
、第２図に示す制御部６に電気的接続されて切り換え方
向および１作動時期を制御され、これに追随して２次空
気供給弁４が開閉を制御されるようになっている。

すなわち制御部６は、第２図示のように、Ｉ１０インタ
ーフェイス６Ａに接続された演算処理部を成すマイクロ
コンピュータ６Ｂを備えており、上述したＩ１０インタ
ーフェイス６Ａには、第１図および第３図に示すように
、排気管ｌａ内での残留酸素濃度を検知して、理論空燃
比に対する排気ガス空燃比のリッチ、リーン状態を検出
するためのＥＧＯセンサ６ａからの信号、エンジン側で
の始動、暖機状態を検出するためのエンジン側での回転
数および、アクセル関度等を検出するセンサ６Ｃ１６ｄ
からのエンジン出力データを表す信号、ならびに、エン
ジン温度（冷却水温度）を検出するセンサ（図示されず
）からの信号がそれぞれ入力されると共に、三元触媒２
内の温度センサ６ｂからの信号が入力される。上述した
各信号のうち、三元触媒２からの温度信号以外の信号は
、混合気が理論空燃比よりもリッチな条件下にあるかあ
るいは、リーンな条件下にあるかを割り出すためのデー
タとなるものである。

そして、マイクロコンピュータ６Ｂでは、ＲＯＭ６Ｃで
の制御プログラムおよび、演算のための基礎データに基
づいて位置切り換え弁５Ａの駆動制御および、駆動時期
の設定を行ない、２次空気供給弁４の開閉制御を行なう
ようになっている。

すなわち、ＲＯＭ６Ｃには、エンジン側での低温始動時
、あるいは三元触媒が活性化していることを判別するた
めの基礎データ、ならびに、混合気の理論空燃比に対す
るリッチ、リーン条件を判別するための基礎データ、お
よび、三元触媒での触媒による浄化能率が低下する要因
、例えば、触媒が熱劣化を起こす温度や耐久性の低下を
来す酸素（０２）の存在量に関するデータがそれぞれ納
められており、これらのデータを基に、マイクロコンピ
ュータ６Ｂにおいて、上述した各部からの入力情報を演
算処理することで２次空気供給弁４の開閉状態が設定さ
れる。

本実施例の場合、上述した各部からの信号において、低
温始動時等、混合気が、理論空燃比よりもリッチな条件
下になった場合には、吸気管１ｂからの負圧付勢を介し
２次空気供給弁４が開放される向きに切り換え弁５Ａを
作動させる指令がマイクロコンピュータ６Ｂから出され
、かつ、この状態において、触媒２内の温度が触媒の熱
劣化を起こす虞れのある温度にまで上昇した時点で、２
次空気供給弁４を閉鎖する向きに作動させる指令がマイ
クロコンピュータ６Ｂから切り換え弁５Ａに対して出さ
れるようになっている。このときの切り換え弁５Ａは、
２次空気供給弁４における背圧部４ａを大気開放するこ
とができる状態とされ、これによって、２次空気供給弁
４は、弁本体４ｃが圧縮バネ４ｄの付勢を受けることに
より供給パイプ３Ｃを閉鎖する。

本実施例は以上のような構造であるから、その作用は第
４図に示すフローチャートの通りである。

すなわち、エンジン運転状態にあると、Ｉ１０インター
フェイス６Ａに対して各部からの信号が入力され、エン
ジン側での回転数、アクセル開度および、ＥＧＯセンサ
６ａからの情報によって、エンジンの冷却水の温度に基
づいてエンジンの低温始動時であるかどうかを判別しく
５ＴＩ）、エンジンが低温始動時にある場合、換言すれ
ば、混合気が理論空燃比よりもリッチ条件下にある場合
には、三元触媒２の温度を検出して、触媒２が活性化し
ていると同等の温度であるかを判別しく５Ｔ２）、かつ
、その温度が所定温度以下であるかどうかを判別したう
えで（Ｓｒ１）、所定温度以下であれば、切り換え弁５
Ａが、２次空気供給弁４を開放するように切り換えられ
る（Ｓｒ１）。

一方、上述したように、２次空気供給弁４が開放される
と、リード弁３Ｂを介して排気管１ａにおける三元触媒
２の上流側に酸素を含む２次空気が供給されることにな
るが、この酸素の供給によって生じる化学反応により、
三元触媒２内での温度が上昇して行き、触媒の熱劣化を
招く温度１例えば８５０℃に上昇した場合には、マイク
ロコンピュータ６Ｂから切り換え弁５Ａに対し、２次空
気供給弁４を閉鎖させる向きの作動指令が出され、これ
により排気管１ａへの２次空気の供給が停止される（Ｓ
ｒ１）。

なお、上述したステップにおいて、三元触媒２の温度が
、その触媒２の活性化が行われている値である場合には
、触媒２でのホルムアルデヒドの浄化が可能となる酸素
を含んでいる場合と同等な状態であるので、マイクロコ
ンピュータ６Ｂでは、２次空気供給弁を閉鎖する指令が
切り換え弁５Ａに出される（Ｓｒ１）。

そして、上述したＩ１０インターフェイス６Ａに対して
各部からの信号が入力され、エンジン側での温度、所謂
、冷却水の温度が低温始動時を外れて暖機運転状態と判
断される値に達すると、上述したように２次空気供給弁
４が閉鎖されることにより２次空気の供給制御が終了し
、過剰な酸素の供給が停止されて触媒温度の上昇により
起こるＮＯｘの増加を防ぎ、一方、三元触媒２における
浄化効率を良好にするため、ＥＧＯセンサ６ｂからの信
号に基づいて理論空燃比に対する混合気の空燃比をリッ
チ、リーンに該当するかどうかを判別し、理論空燃比と
するため、第３図示の燃料制御部７において燃料噴射ノ
ズル７Ａ（第１図参照）からの燃料のメータリング制御
を行ない、ＮＯｘの増加を抑えると共に、他の有害成分
である、ＨＣｌならびに、ＣＯの発生も抑制する。この
ような２次空気の供給制御は、第４図中、符号ＳＴ６で
示すように、エンジンの動作が停止される間で、継続し
て行われる。

本実施例によれば、低温始動時において、触媒が活性化
する温度になく、所謂、三元触媒による排気ガス浄化効
率が悪い状態にあっても、２次空気の供給によって、三
元触媒の活性化を比較的短時間で行なうことができるの
で、排気ガス中の有害成分の浄化をエンジンの始動時か
ら短時間のうちに略、完全に行なうことが可能となる。

（発明の効果）以上、本発明によれば、安価な燃料であるメタノールを
用いるエンジンの低温始動時において大量に発生するホ
ルムアルデヒドを、エンジンの低温時における始動開始
から短時間のうちに完全に浄化することができるので、
有害成分を出す虞れのある経済的な燃料の使用を可能に
できるエンジンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による排気ガス浄化装置を示す全
体構成図、第２図は第１図に示した排気ガス装置におけ
る制御部を示すブロック図、第３図は第１図に示した全
体構成における制御系を示すブロック図、第４図は第２
図に示した制御部の作用を説明するためのフローチャー
ト、第５図は燃料としてメタノールを用いた場合のエン
ジン始動後におけるホルムアルデヒドの排出量を示す線
図、第６図は第５図に用いたエンジンでの始動後の経過
時間とホルムアルデヒド、およびＮＯｘの浄化率との関
係を示す線図である。１・・・エンジン、２・・・三元触媒、３・・・２次空
気供給部、３Ｃ・・・供給パイプ、４・・・２次空気供
給弁、５・・・２次空気供給弁駆動用負圧発生部、６．
。・制御部、６ａ・・・ＥＧＯセンサ、６ｂ・・・触媒温
度センサ、６Ａ・・・Ｉ１０インターフェイス、６Ｂ・
・・演算処理部、７・・・燃料制御部。壺ｆｔＥｌ？／６／外２■ ％５図ｖ？６図

Claims

【特許請求の範囲】排気ガス浄化用の三元触媒に対し、その触媒の排気ガス
導入側で２次空気を供給することにより、上記触媒内で
燃焼と同じ化学反応を行なわせるエンジンの排気ガス浄
化装置において、上記２次空気の供給路中に設けられ、その供給路を開閉
する２次空気供給手段と、上記触媒内の温度を検出する手段と、上記排気ガスの理論空燃比に対するリッチ、リーン状態
を検出する手段と、上記エンジンの始動／暖機状態および、上記触媒からの
温度情報そして、エンジンに供給される混合気の理論空
燃比に対するリッチ、リーンの各条件を決定するための
情報をそれぞれ入力され、この入力情報に基づいて上記
２次空気供給バルブを開閉制御、ならびに上記触媒での
排気ガス浄化を有効に行なうための混合気に対する燃料
のメータリング制御を行なう制御部とを備え、上記制御部において、エンジンの始動／暖機の判別およ
び、触媒温度が所定値であることを判別し、低温始動時
を含む暖機運転に至るまでの間でかつ、触媒温度が所定
値以下である場合には上記２次空気供給手段に対して２
次空気を供給するための指令を出し、エンジンの温度が
低温始動域を越えた暖機状態のときには、理論空燃比に
対する排気ガス空燃比のリッチ、リーン状態に基づいて
、燃料の供給制御を行なうことを特徴とする排気ガス浄
化装置。